碱回收的工艺过程

碱回收的工艺过程主要包括四个生产过程：提取、蒸发、燃烧、苛化。

在有些书中，提取不在碱回收的生产工艺过程内，但作为碱回收原料来源的前置工序，碱回收的很多经济技术指标都跟提取息息相关，所以在此次论述中也将其包括在内。

下面对碱回收工艺过程分别进行介绍。

一、提取：1．1 提取工艺提取工段是碱回收的原料来源地，它的生产，原则上是要获得高浓、高温、量大的黑液，以保证有高的提取率。

具体要求如下：高浓：是要使黑液的浓度在保证洗净度的情况下，尽可能的高。

高浓度的黑液可以减少蒸发工段的负荷。

高温：黑液温度也是要尽量高，在提取过程中不能加冷水，只能加蒸发工段的温冷却水，如水温低时，要加温。

量大：大量的黑液当然是碱回收所需要的。

一般情况下，合格的十个立方的稀黑液，可以浓缩为一立方浓黑液；一立方浓黑液可以生产一吨碱。

就碱回收来说，对提取工段的考核指标就是浓度和温度。

浓度：8°Be；温度：70—80℃。

1．2 提取设备提取状况的好坏，很大程度上取决于提取设备的情况。

不同的浆种，有不同的设备选型。

目前工厂应用得最多的是四段串连鼓式真空洗浆机。

它的技术成熟，操作简便，从进浆到出浆，基本就完成了浆与黑液的分离，提取率也高。

浆的洗净度与黑液的生产指标也基本能满足，选择应用的厂家比较多。

缺点是投资大，动力消耗大。

其他的提取设备还有：双辊挤浆机、螺旋挤浆机、水平带式真空洗浆机，以及由水平带式真空洗浆机派生出来的胶带水平带式真空洗浆机、不锈钢螺旋网带式洗浆机、长网水平真空洗浆机、双长网挤浆机等，型式大同小异，各有优缺点。

高效率提取设备国内发展较快，其品种、规格和制造能力已接近国际先进水平。

其关键技术和设备为中浓大型鼓式真空洗浆机(带波纹滤板、平面阀)，最大面积已达100m2。

双辊挤浆机是国内企业重点发展的产品。

目前国产设备能力100t／d。

在国外，鼓式真空洗浆机最大面积达110m2以上，提取率、制造精度和自控程度都较高，但价格昂贵。

双辊挤浆机挤出浓度可达30％，能力300t／d。

为了追求更高运行效率和低成本运行，国外已发展鼓式置换洗浆机(DD洗浆机)并已投人应用，可在1台洗浆机上完成四段洗涤，国内已有引进。

国内鼓式真空洗浆机能力：浆种名称 生产能力/t/m2.d 进浆浓度/% 出浆浓度/%木浆 4．5—6.0 0．8—1.5 10--16．5 10--14竹浆 3．0—3.5 1—2．2—3.5 10--12蔗渣浆 1．8—2.8 1二 蒸发2.1 黑液蒸发黑液蒸发的目的是除去稀黑液中多余的水分，以适应燃烧的需要。

从提取工段送来的黑液含水分达80%以上，这样的稀黑液是不能燃烧的，必须将其蒸发浓缩。

2.2 蒸发的基本原理借助加热作用把黑液中的水分汽化逸出，使黑液浓缩。

蒸发方法有两种：间接蒸发和直接蒸发。

黑液的间接蒸发就象制糖一样，这是大家都理解的。

但它只能把黑液浓缩到含固形物50%以下，再要提高浓度就很困难了。

还要进行直接蒸发。

生产中，是用碱炉出来的热烟气与黑液直接接触，提高黑液浓度。

2．3 蒸发工艺多效蒸发流程包括黑液、蒸汽、冷凝水三个系统。

黑液流程：有三种形式：顺流：黑液流动的方向同蒸汽流动的方向一致。

这种流程具有设备少、操作简便、黑液的效间输送不用泵效间不需要加热等优点，但由于黑液逐效蒸浓的同时，黑液温度也逐渐降低，粘度上升，给生产操作带来困难，也不能生产较高浓度过的黑液，很少采用。

逆流：与顺流相反。

此流程传热条件好，生产能力高，黑液温度随浓度升高而升高，粘度增加不会太大，可严重破坏产较高浓度过的黑液。

缺点是黑液由低压效向高压效输送需要泵，效间需要加热器，操作较复杂。

混流：有顺流，也有逆流。

在黑液蒸发过程中，有直接出浓黑液和间接出浓黑液两种运行方式。

间接出浓黑液是稀黑液经第一次蒸发得到半浓黑液，半浓黑液或半浓黑液与稀黑液混合经第二次蒸发最后得到浓黑液。

国内多采用这种方法。

出半浓黑液时，叫大循环，出浓黑液时叫小循环。

大小交替进行。

该流程的优点是大循环时可使小循环时粘附管壁的浮垢及时除去，改善传传热条件。

缺点是操作麻烦，小循环不能进行皂化物的分离。

2.4 蒸发设备蒸发器是蒸发系统的主体设备，由加热室和分离室组成。

有的两室组合一起，有的单独分开。

按结构分，有列管式和平板式。

列管式又有短管、长管、超长管的。

按黑液在管内的流动方向，又有升膜、降膜、升降膜式。

板式降膜蒸发器是近年来发展起来的一种蒸发器，它有传热效率高、不易结垢、造价低的优点。

缺点是加热原件属不良受热构件，焊接部分易开裂，损坏后不易更换或维修。

但由于它的不易结垢的优点很突出，现广泛用于草浆黑液的蒸发作业。

2.5 辅助设备预热器：用于提高入效黑液的温度。

使之预热到接近沸点的温度，再进入蒸发器。

形式有列管式和螺旋式两种。

冷凝器：作用是将最后一效的二次汽全部冷凝成水后再排出，由于蒸汽冷凝成水时体积极大地缩小，便产生了系统所必须的真空。

常见的冷凝器有两种，表面冷凝器，可回收热量；混合式冷凝器，不能回收热量，或能回收，但温度低，量大，有臭味。

真空泵：用于抽出冷凝器内的不凝汽。

常用的是水环式喷射泵。

2.6 蒸发工艺操作蒸汽温度；140℃，太高，温差大，易结垢。

供热、液要稳定，反之，系统产生脉动，效率降低，易结垢；供液温度：黑液温度合适，过低，预热区延长，效率降低，一般应该接近该效的沸腾温度，比沸点低成本2--3℃。

进效浓度：太低，易跑液。

真空度：是决定系统温差的主要因素之一。

而温差作为蒸发黑夜的主要动力，直接影响蒸发的能力。

真空度高时，虽然温差加大，但黑液温度降低，粘度增大，传热系数减小，同时由于二次汽流速增加，分离器能力不足时，二次汽夹带的黑液泡沫增多。

末效真空度为686毫米汞柱。

草浆还应适当降低。

为达到稳定的真空度，还应保证有充足的冷凝水。

冷凝器排水温度越低，真空度过越稳定。

但排水温度太低，水的消耗量大，不经济。

排水温度以42--45℃为好。

2.7 管垢及处理黑液蒸发过程中，黑液中的杂质，如纤维、皂化物及钙、镁、铁、铝的盐类物质，会沉淀在管壁上，形成管垢。

它使蒸发能力下降，严重时会造成系统生产停机。

因此，生产中要尽量防止产生管垢，产生后要及时处理。

水溶性管垢：主要是黑液中的硫酸钠含量超过固形式物的5—6%时，在较高的温度下沉淀在管壁上。

可用水洗的方法除去。

不溶于水但不太硬的管垢：白液澄清不好或苛化时石灰过量而形成的碳酸钙垢，常采用盐酸和硝酸处理。

为防止对设备的腐蚀，在酸洗时应加缓蚀剂，如若丁、乌洛托品等。

很硬不溶于水的管垢：这是一种较难处理的管垢，主要成分是氧化铝和二氧化硅生成的化合物。

这类管垢只能用机械方法除去。

汽室的管垢：二次蒸汽所含的硫化氢与管壁起化学反应生成硫化铁，这种垢常在后面的几效形成。

这类管垢可用70℃的白液或15%的氢氧化钠溶液循环煮沸24—30小时，放出碱液后再用高压水冲洗。

2.8 生产过程主要故障及处理多效蒸发系统灵敏性较高，任一效的条件变化都会影响整个系统条件的变化，生产中要注意异常现象的发生，并及时调整处理。

常见有以下几种情况：1)压力变化突然升高，多在前几效液位不正常时发生。

加热室液位升高时，单液相对流换热区延长，总传热系数变小，蒸汽不能及时冷凝，造成压力突然升高。

反之液位降低时，液膜不能覆盖管内全部表面，有效加热面减少；同时由于黑液粘度加大，流速减慢，加热蒸汽不能充分冷凝，因而压力突然升高。

分离器液位过高时，二次汽不能充分分离，除影响质几效的真空度外，也会造成压力突然升高。

在同一供汽量下，压力逐步升高时，如供液量未变动，主要是由于加热管形成管垢，或由于冷凝水和不凝结气体排出不良，影响加热蒸汽冷凝使压力逐步升高。

压力降低：除主汽管压力波动外，只有漏汽或黑液浓度突然降低才会邮现压力突然降低。

2）真空度波动真空度大小主要取决于冷凝器运行是否正常。

冷却水量变化、设备损坏或其他原因降低冷凝效果，使排出水温变化，或从损坏处漏入空气等，都会造成真空度波动。

真空泵不能及时排出不凝气，也会出现波动。

液位波动；冷凝水排出不良，汽室水位升高，蒸汽冷凝速度减慢，或冷凝水排空、管内水流间断、从阀门等处漏入空气造成真空波动。

后几效结垢加热管外壁，总温差不够，系统压力和真空度同时增高；前几效的加热管内壁结垢，温度差增大压力和真空度逐渐降低。

3 黑液的燃烧黑液燃烧就是将经过蒸发浓缩的黑液固形物在燃烧炉里燃烧裂解，以回收黑液中的碱和热,供再生产使用。

3.1 黑液燃烧的原理：黑液燃烧的过程可分为三个彼此相关联的价段。

第一价段，蒸发送来的黑液，在熔炉内受到高温幅射热和上升的高温烟气的直接加热，进一步干燥成含水分只有10—15%的棉花团样的黑灰。

第二价段，黑灰在高温下裂解，释放出甲醇、丙酮、酚、硫化氢等可燃有机气体，与进入炉内的二、三次风混合燃烧，产生大量的热。

还有一部分有机物发生碳化作用生成元素碳，在垫层中继续燃烧，也放出大量的热，为无机盐的熔融和芒硝的还原提供了条件。

第三价段，燃烧使炉温达到达1000℃左右，无机盐和芒硝熔融为流态，为芒硝的还原创造了条件。

从提高芒硝还原率来说，希望反应温度高一些，但温度过高会促使钠的升华和热分解，导致碱的损失。

3.2 黑液燃烧条件的控制：3.2.1 黑液的性质：跟浆种有关。

要根据不同的浆种的黑液制定合适的工艺条件。

3.2.2 黑液浓度：太低，炉内的热量要去蒸发黑液中的水分，炉温低，燃烧不正常，这是导致闷黄牛的一个原因；太高，泵输送和雾化困难，流量不稳定，易堵塞，影响正常燃烧。

但在泵的性能允许的情况下，尽量提高黑液浓度，可改善炉子性能。

3.2.3 喷液量和黑液粒度：黑液燃烧中要求喷液量稳定、粒度适宜，垫层分布均匀。

喷液量过大，炉子超负荷运行，燃烧不完全，热效率低，烟气中臭气增加，不仅硫的损失大，还增加对空气的污染。

还会造成炉膛出口温度过高，锅炉生成熔融性积灰。

反之，碱回收效率低。

生产操作中要求控制好黑液浓度过温度的稳定，保证黑液泵的正常运行和喷液管、喷枪的畅通，以求得到稳定的喷液量。

喷出的粒度要适宜，粒度小，表面积大，易干燥。

但是，粒度小，飞失大，加重对过热器的腐蚀及锅炉管壁的积灰。

液粒小，垫层太干，黑灰呈粉末状，容易烧掉，垫层不易保持应有的高度。

粒度太大，干燥不好，也会影响炉子的正常运行。

3.2.4 燃烧空气量的供给：供风是为了给燃烧提供必须的氧气。

理论上说，燃烧1公斤黑液固物需要4—5公斤空气。

实际生产中，供风量是理论量的1。

05—1。

1倍。

入炉空气量必须空制适当，过小，有机物不能完全燃烧，热量损失，热效率低，炉温低，不利于正常操作。

风量过大，虽有利于燃烧，但烟气量大，流速大，碱灰飞失大，易于污染锅炉换热面，而且增加了动力消耗。

碱回收炉一般采取三次供风。

一次风，距炉底部450—1000处，主要作用是供给垫层中游离碳燃烧所需要的氧气，太大，垫层燃烧快，降低垫层高度，不利于芒硝还原，还促使钠盐升华分解，造成碱的损失。